Infraestructura de Alta Disponibilidad y Orquestación con Kubernetes sobre Proxmox

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📖 1. Descripción del Proyecto

Este proyecto consiste en el diseño e implementación de una infraestructura virtualizada on-premise para el despliegue de servicios contenerizados. Se simula un entorno de producción real garantizando Alta Disponibilidad (HA), escalabilidad y gestión centralizada mediante un clúster de Kubernetes robusto.

Important

Puedes consultar más detalles en el:

• Documento de Análisis de Requisitos y Viabilidad.
• Diseño del proyecto.

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🏗️ 2. Arquitectura

🌐 Infraestructura Física

• Host: Servidor dedicado con Proxmox VE.
• Gestión: Acceso remoto seguro vía Web/SSH.

🖥️ Topología Lógica (Máquinas Virtuales)

Icono	Rol	SO	Función	IP Estática
🛡️	K8s Control Plane	Ubuntu Server	Gestión del clúster (API, Etcd, Scheduler)	192.168.1.110
👷	K8s Worker 1	Ubuntu Server	Ejecución de cargas de trabajo	192.168.1.111
👷	K8s Worker 2	Ubuntu Server	Redundancia y HA	192.168.1.112
🤖	Servidor Ansible	Ubuntu Server	Automatización y aprovisionamiento (IaC)	192.168.1.115
💾	Servidor NFS	Ubuntu Server	Almacenamiento persistente (PV/PVC)	192.168.1.116
💻	Cliente	Linux Desktop	Pruebas de usuario final y validación de red	DHCP

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📚 3. Documentación y Guías de Despliegue

Se han elaborado manuales técnicos detallados para replicar la infraestructura paso a paso:

• Fase 1: 🚀 Instalación de Proxmox VE - Preparación del host físico y configuración de BIOS.
• Fase 2: 🖥️ Configuración de Proxmox e Instalación de Ubuntu Server - Gestión de repositorios, red y creación de plantillas (Templates).
• Fase 3: ☸️ Inicialización del Clúster Kubernetes - Despliegue de nodos, CNI Flannel y resolución de errores.
• Fase 4: ⚖️ Instalación y Configuración de MetalLB - Implementación de balanceo de carga en Capa 2 y gestión de IPs externas.
• Fase 5: 🌐 Instalación de Ingress Controller (Nginx) - Gestión de tráfico HTTP/HTTPS mediante reglas de enrutamiento por dominio.
• Fase 6: 💾 Servidor NFS y Almacenamiento Persistente - Configuración de almacenamiento externo dinámico para persistencia de datos.
• Fase 7: 🤖 Automatización con Ansible - Gestión de configuración como código (IaC) y escalado automático de nodos.
• Fase 8: 🚀 Despliegue de Aplicación Real y Dockerfile - Creación de imágenes personalizadas y servicios con base de datos persistente.
• Fase 9: 🛡️ Alta Disponibilidad y Pruebas de Carga - Simulación de fallos y validación de la resiliencia del entorno.
• Fase 10 (Opcional): 📊 Monitorización con Prometheus y Grafana - Visualización de métricas de rendimiento del clúster y contenedores.

Tip

Se recomienda seguir las guías en orden secuencial para garantizar la correcta visibilidad de red entre los componentes del clúster.

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🛠️ 4. Stack Tecnológico

• Orquestación: Kubernetes v1.30 ☸️
• Runtime: containerd 📦
• Red (CNI): Flannel 🕸️
• Red y Balanceo:
  • MetalLB: Load Balancer Bare-Metal (Capa 2).
  • Ingress Controller: Nginx (Gestión de tráfico HTTP/S).
• Almacenamiento: NFS (Persistent Volumes) 💾
• Automatización: Ansible 🤖
• Control de Versiones: Git + GitHub 🐙

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🗺️ 5. Hoja de Ruta (Roadmap)

• 📐 Definición de arquitectura y análisis de viabilidad.
• 📁 Estructura del repositorio y documentación base.
• 🌐 Instalación y optimización de Proxmox VE.
• 🖥️ Despliegue de VMs y configuración de red estática.
• 🛡️ Inicialización del Clúster Kubernetes (Control Plane).
• 👷 Unión de nodos Worker y configuración de CNI (Flannel).
• ⚖️ Implementación de MetalLB e Ingress Controller (Nginx).
• 💾 Configuración de Servidor NFS y Aprovisionamiento Dinámico.
• 🤖 Automatización completa con Ansible (IaC).
• 🚀 Despliegue de App con persistencia.
• 🛡️ Pruebas de Alta Disponibilidad (Fallo de Nodos).
• 📊 Monitorización con Prometheus y Grafana (Opcional).

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🔧 6. Notas de Implementación y Troubleshooting

Durante el despliegue se resolvieron retos técnicos críticos documentados para futuras referencias:

Caution

Gestión de Red: Desactivación obligatoria de IPv6 a nivel de kernel para evitar conflictos en el Control Plane.

• Configuración del Runtime: Ajuste del driver de Cgroup a systemd en containerd para asegurar la estabilidad del proceso kubelet.
• Vinculación de IP: Uso estricto de la flag --node-ip en la configuración de kubelet para forzar la interfaz IPv4 correcta sobre el hardware virtualizado.
• Conectividad Externa (Netplan): Se detectó que los nodos perdían conectividad con internet al configurar IPs estáticas. Se corrigió definiendo explícitamente la ruta por defecto (routes: to: default via 192.168.1.1) en lugar del parámetro obsoleto gateway4.
• Identidad de Nodo (Kubelet): Para evitar que el clúster usara interfaces erróneas, se forzó la vinculación de IP mediante la creación del archivo /etc/default/kubelet con el parámetro KUBELET_EXTRA_ARGS="--node-ip=<IP_ESTATICA>".
• Módulos del Kernel (Networking): El plugin de red Flannel entraba en CrashLoopBackOff por la ausencia del módulo br_netfilter. Se solucionó cargando el módulo manualmente y asegurando su persistencia en /etc/modules-load.d/k8s.conf.
• Persistencia de Red (CNI): Resolución de errores NetworkPluginNotReady mediante la limpieza manual de interfaces residuales (cni0, flannel.1) y el reinicio de containerd.
• Balanceo de Carga (MetalLB): Modificación del ConfigMap de kube-proxy para activar strictARP: true, requisito indispensable para el correcto enrutamiento en Capa 2.
• Liberación de IPs (MetalLB/Ingress): Precaución al eliminar despliegues de prueba (LoadBalancer) para asegurar que MetalLB devuelva la IP externa (192.168.1.200) al pool, dejándola disponible para el controlador Ingress.

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